JP6608609B2

JP6608609B2 - ヒューズエレメントの製造方法

Info

Publication number: JP6608609B2
Application number: JP2015087063A
Authority: JP
Inventors: 将幸村元; 直樹橋本
Original assignee: ダイヘンヒューズ株式会社
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-04-21
Also published as: JP2016207429A

Description

本発明は、可溶合金を介して複数の線材の端部同士を接続した構造のヒューズエレメントを形成するヒューズエレメント形成金型及びヒューズエレメントの製造方法に関するものである。

一般に、電力機器等には、異常時に電気遮断をして、大電流から電気回路を保護したり、加熱や発火を防止したりするためのヒューズが設けられ、このヒューズは、例えば、可溶合金を介して線材の端部同士を接続した構造のヒューズエレメントを備えている。

ヒューズエレメントについて、例えば特許文献１は、線材の端部間にヒューズ素子を設けたヒューズ素子部（ヒューズエレメント）を製造する金型を開示している。図９のうち、（ａ）は、特許文献１の金型の斜視図であり、（ｂ）は、その断面図である。

図９に示すように、特許文献１の金型１０１は、上型１０２及び下型１０３の分割面にヒューズ素子鋳込み溝１０４を複数列に形成して、上型１０２の各溝１０４と湯口１０５とをそれぞれ湯道１０６で連通させたものである。上下型１０２、１０３の側面には、側型１０７に嵌め込まれた耐熱弾性材１０８が圧接され、溝１０４からの溶湯洩れが阻止される。

金型１０１を組み合わせて、側型１０７及び耐熱弾性材１０８の貫通孔に線材１０９を挿入した後、金型１０１を加熱して、その湯口１０５に溶湯を流し込んでヒューズ素子を鋳造することにより、ヒューズ素子部分が得られる。

特開平５−２０５６０７号公報（段落００１５〜００１９、図２、図４）

ところが、引用文献１の金型を用いてヒューズエレメントの可溶合金を鋳造しようとすると、溶湯が鋳込み溝から金型の分割面に染み出してバリが発生しやすく、その分、可溶合金の仕上げに要する時間が長くなる。さらに、金型の分割面に多量の溶湯が染み出すことによって、複数のヒューズエレメントが帯状の可溶合金で繋がる場合、材料のロスが多くなると共に、その帯状部分の処理に要する時間が特に長くなる。

本発明は、バリの発生を極力抑えることのできるヒューズエレメントの製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るヒューズエレメント形成金型は、可溶合金を介して複数の線材の端部同士を接続した構造のヒューズエレメントを形成するものであり、可溶合金を鋳造する鋳造空間と、この鋳造空間から金型外部に至る線材配置空間と、を備え、金型分割面を一つの鋳造空間を分割する位置に設定したものである。

上記構成によれば、金型分割面を一つの鋳造空間を分割する位置に設定するので、一つの分割面に複数の鋳造空間を設定した金型と比較して、金型分割面を小さくすることができ、その分、金型分割面の凹凸を小さくして隙間をなくし、バリの発生を極力抑えることができる。しかも、金型分割面ごとに一つのヒューズエレメントを形成する１個取りの金型であるので、加熱・冷却に要する時間を短縮して酸化による性能の低下を抑えると共に、急冷することによって鋳造部のヒケの発生を抑えるなど、ヒューズエレメントの品質及び性能を安定させることができる。

さらに、可溶合金を供給する湯口と、この湯口の可溶合金を溶融させてなる溶湯を湯口から鋳造空間に導く湯道と、を形成し、湯口及び湯道をその流路方向に沿って金型分割面で分割するようにしてもよい。

この構成によれば、湯口及び湯道をその流路方向に沿って金型分割面で分割するので、可溶合金を鋳造した後、湯口及び湯道に残った可溶合金を破壊することなく、金型を分解することができる。これにより、ヒューズエレメントをその可溶合金の余剰部分を付けたまま取り出した上で、余剰部分を切断除去することができ、金型を分解する際に、余剰部分を無理に引き離すことによるヒューズエレメントの可溶合金の損傷を防止することができる。

また、複数の鋳造空間を構成すると共に、複数の金型分割面を並設され、各金型分割面をそれぞれ一つの鋳造空間を分割する位置に設定するようにしてもよい。

この構成によれば、各金型分割面をそれぞれ一つの鋳造空間を分割する位置に設定するので、金型分割面を小さくしてバリの発生を極力抑えつつ、複数の鋳造空間及び金型分割面を設けて複数のヒューズエレメントを同時に形成することができる。

また、本発明は、可溶合金を介して複数の線材の端部同士を接続した構造のヒューズエレメントを製造する方法を提供する。具体的には、金型分割面を一つの鋳造空間を分割する位置に設定した金型を組み立てつつ、鋳造空間に線材端部を侵入させて線材配置空間に線材を配置する。次いで、金型分割面で流路方向に沿って分割される湯口に可溶合金を供給し、高周波誘導加熱で湯口の可溶合金を溶融させて、その溶湯を空気加圧して金型分割面で流路方向に沿って分割される湯道を介して鋳造空間に流し込んで加圧鋳造する。その後、金型を冷却して分解し、一体化した可溶合金及び線材を金型から取り出した後、湯口及び湯道に形成された可溶合金の余剰部分を切断除去する。

上記構成によれば、上記のヒューズエレメント形成金型の構成を採用することによる効果と同様の効果を奏する。さらに、高周波誘導加熱で湯口の可溶合金を溶融するので、可溶合金を溶融させる効率を高めることができ、しかも、その溶湯を空気加圧して鋳造空間に流し込んで加圧鋳造するので、溶湯を湯道から鋳造空間に効率よく流し込んで、鋳造空間に充満させることができる。

上記のとおり、本発明によると、金型分割面を一つの鋳造空間を分割する位置に設定しているので、金型分割面を小さくして、その凹凸を小さくすることができ、溶湯が金型の分割面に染み出すことによるバリの発生を極力抑えることができる。これにより、ヒューズエレメントの可溶合金の仕上げに要する時間を短縮すると共に、材料のロスを少なくすることができる。

また、金型分割面ごとに一つのヒューズエレメントを形成する１個取りの金型であるので、加熱・冷却に要する時間を短縮して酸化による性能の低下を抑えると共に、急冷することによって鋳造部のヒケの発生を抑えるなど、ヒューズエレメントの品質及び性能を安定させることができる。

本発明に係る方法で製造するヒューズエレメントを備えた密閉型電線ヒューズの断面図ヒューズエレメントの斜視図ヒューズエレメント形成金型の斜視図ヒューズエレメント形成金型の分解斜視図線材をセットしたヒューズエレメント形成金型の分解図可溶合金を鋳造したヒューズエレメント形成金型の分解図余剰部分を切断除去する前のヒューズエレメントの斜視図別の形態のヒューズエレメント形成金型の斜視図従来のヒューズエレメント形成金型を示す図で、(ａ)は斜視図、（ｂ）は断面図

以下、本発明に係るヒューズエレメントの製造方法を実施するための形態について、図面を用いて説明する。まず、本発明に係る方法で製造するヒューズエレメント１を備えた密閉型電線ヒューズ２について説明する。

図１に示すように、密閉型電線ヒューズ２は、絶縁外筒３の内部に、ガラス管４に内装したヒューズエレメント１を配置して、絶縁外筒３の両端開口部を樹脂製絶縁キャップ５で封止したものである。

樹脂製絶縁キャップ５には、軸方向中間部に隔壁６を有すると共に絶縁外筒３の内外を電気的に連通させるスリーブ７が固着され、このスリーブ７の内端部にヒューズエレメント１の接続端子８を接続して、絶縁キャップ５の外側に導出したスリーブ７の外端部にリード線を接続するようになっている。

ガラス管４の両端部にはゴムキャップ９が被せられ、絶縁キャップ５から外側に導出したスリーブ７から絶縁キャップ５の外側面にかけてはスリーブカバー１０が被せられている。なお、図１において、１１は表示ラベルである。

図１及び図２に示すように、ヒューズエレメント１は、周知の可溶合金を鋳造してなる略円柱状の可溶体１２を介して線材１３ａ、１３ｂの一端側を互いに接続した構造とされ、その線材１３ａ、１３ｂの他端側に接続端子８が設けられている。線材１３ａ、１３ｂの一端には大径部１４が設けられ、この大径部１４を覆うよう、可溶体１２の両端部が略球状に膨らんで形成されている。

次に、ヒューズエレメント１を形成するヒューズエレメント形成金型１５について説明する。

図３及び図４に示すように、金型１５は、例えばカーボン製で、下段部１６の左右方向における長さを上段部１７よりも長く設定した形状とされ、前後方向の中央に設定された金型分割面１８を挟んで、前後の分割型１５ａ、１５ｂに分割して形成されている。分割型１５ａ、１５ｂは、その突起１９及び凹部２０を嵌合させて、上段部１７を締結具２１で締結することにより、金型１５に組み立てられる。

下段部１６の内部には、可溶合金を鋳造して可溶体１２とする鋳造空間２２と、鋳造空間２２から金型１５の外部に至る線材配置空間２３と、が形成され、その中心線を互いに合わせて、鋳造空間２２の左右両側に線材配置空間２３が位置している。鋳造空間２２は、可溶体１２と対応する形状で、円柱形状の両端部を略球状に膨らませた形状とされる。線材配置空間２３は、鋳造空間２２よりも小径の断面円形の孔とされ、線材１３ａ、１３ｂを配置して、その一端を鋳造空間２２に侵入させつつ他端を金型１５の外部に突出させるようになっている。

上段部１７の内部には、可溶合金を供給する湯口２４が形成され、湯口２４の可溶合金を溶融させてなる溶湯を湯口２４から鋳造空間２２に導く断面円形で小径の湯道２５が、上段部１７と下段部１６との境を跨いで上下方向に形成されている。湯口２４は、断面円形で大径の縦穴とされ、上端が上段部１７の上方に突出する筒部２６とされると共に、下端が円錐状に形成されて小径の湯道２５に連続している。

金型分割面１８は、金型１５を分割型１５ａ、１５ｂに前後に分割すると共に、一つの鋳造空間２２を前後に分割し、湯口２４及び湯道２５をその流路方向に沿って前後に分割する。

次に、上記の金型１５を用いてヒューズエレメント１を製造する方法を説明する。

まず、線材１３ａ、１３ｂの端部の大径部１４を鋳造空間２２の端部の略球状部分に位置させて、線材配置空間２３に線材１３ａ、１３ｂを配置しつつ、金型１５を組み立てる（図５参照）。

次いで、作業板上に金型１５を固定して、湯口２４に可溶合金を供給し、高周波誘導加熱で例えば１５秒程度過熱して、湯口２４の可溶合金を溶融させる。さらに、湯口２４の筒部２６に空気ホースを接続して、可溶合金の溶湯を空気加圧し、湯口２４の溶湯を湯道２５から鋳造空間２２に流し込んで加圧鋳造する（図６参照）。

金型１５を例えば冷却板の上に移動させ、例えば１５秒程度冷却して手で触れることができる程度まで温度を下げた後、金型１５を分解して、湯口２４及び湯道２５に残った可溶合金の余剰部分２７を付けたまま、一体化した可溶体１２及び線材１３ａ、１３ｂを金型１５から取り出す（図７参照）。

その後、可溶体１２から可溶合金の余剰部分２７を切断除去することにより、可溶体１２を介して線材１３ａ、１３ｂの端部同士を互いに接続したヒューズエレメント１が得られる（図２参照）。

上記構成によれば、金型分割面１８が１つの鋳造空間２２を分割するので、金型分割面１８の面積を小さくして、分割型１５ａ、１５ｂの接合面の凹凸をなくすことができ、分割面１８に溶湯が染み出すことによるバリの発生を抑えて、可溶体１２の仕上げに要する時間を大幅に低減すると共に、材料のロスを少なくすることができる。

湯口２４及び湯道２５に残った余剰部分２７を可溶体１２に付けたまま金型１５から取り出した後、その余剰部分２７を切断除去するので、金型１５を分解する際に、余剰部分２７と繋がった可溶体１２の一部が損傷するのを防止することができる。

金型１５を１つのヒューズエレメント１を形成する１個取りとするので、金型１５を小さくして熱容量を小さくできる分、加熱・冷却に要する時間を短縮し、可溶体１２の酸化によるヒューズエレメント１の性能の低下を抑えることができる。しかも、金型１５が小さくて急冷が可能な分、除冷する場合よりも可溶体１２のヒケの発生を抑えることができ、ヒューズエレメント１の品質や性能を安定させることができる。

可溶合金の加熱に高周波誘導加熱を用いるので、効率よく可溶合金を溶融させることができ、加熱用の熱板が不要な分、作業の省スペース化を図ることができると共に、熱板からの熱影響をなくして作業環境を改善し、火傷などのリスクを低減することができる。しかも、熱板が不要な分、金型１５や作業者の移動が少なく、可溶体１２の鋳造の自動化を図って、ヒューズエレメント１の量産化を進めることができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、金型は、その金型分割面が一つの鋳造空間を分割するものであればよく、図８に示すように、１個取りの金型１５に代えて、複数個取りの金型２８を採用することもできる。

金型２８は、上記の金型１５とほぼ同じ構成であるが、金型分割面２９ａ、２９ｂを挟んで、前後に３つの分割型２８ａ、２８ｂ、２８ｃに分割して形成されている。金型分割面２９ａ、２９ｂは、金型２８を前後に分割型２８ａ、２８ｂ、２８ｃに分割し、各金型分割面２９ａ、２９ｂが、それぞれ一つの鋳造空間２２を前後に分割すると共に、湯口２４及び湯道２５をその流路方向に沿って前後に分割する。なお、金型を４つ以上の分割型に分割することもできる。他の構成は、上記の金型１５と同じである。

また、本発明の製造方法は、密閉型電線ヒューズ２に用いるヒューズエレメント１に限らず、高圧カットアウトヒューズ用可溶体や、ヒューズ電線の溶断部など、低融点合金による鋳造部を備えるヒューズに適用可能である。また、可溶合金の加熱には、高周波誘導加熱に限らず、熱板上で加熱する方式を採用することもできる。

１ヒューズエレメント
２密閉型電線ヒューズ
３絶縁外筒
４ガラス管
５樹脂製絶縁キャップ
６隔壁
７スリーブ
８接続端子
９ゴムキャップ
１０スリーブカバー
１１表示ラベル
１２可溶体
１３ａ、１３ｂ線材
１４大径部
１５金型
１５ａ、１５ｂ分割型
１６下段部
１７上段部
１８金型分割面
１９突起
２０凹部
２１締結具
２２鋳造空間
２３線材配置空間
２４湯口
２５湯道
２６筒部
２７余剰部分
２８金型
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ分割型
２９ａ、２９ｂ金型分割面

Claims

可溶合金を介して複数の線材の端部同士を接続した構造のヒューズエレメントを形成するヒューズエレメント形成金型であって、可溶合金を鋳造する鋳造空間と、該鋳造空間から金型外部に至る線材配置空間と、を備え、金型分割面が一つの鋳造空間を分割する位置に設定されたことを特徴とするヒューズエレメント形成金型。
可溶合金を供給する湯口と、該湯口の可溶合金を溶融させてなる溶湯を湯口から鋳造空間に導く湯道と、が形成され、前記湯口及び湯道がその流路方向に沿って金型分割面で分割されたことを特徴とする請求項１に記載のヒューズエレメント形成金型。
複数の鋳造空間が構成されると共に、複数の金型分割面が並設され、各金型分割面がそれぞれ一つの鋳造空間を分割する位置に設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のヒューズエレメント形成金型。
可溶合金を介して複数の線材の端部同士を接続した構造のヒューズエレメントを製造する方法であって、
金型分割面を一つの鋳造空間を分割する位置に設定した金型を組み立てつつ、前記鋳造空間に線材端部を侵入させて線材配置空間に線材を配置し、次いで、前記金型分割面で流路方向に沿って分割される湯口に可溶合金を供給し、高周波誘導加熱で湯口の可溶合金を溶融させて、その溶湯を空気加圧して前記金型分割面で流路方向に沿って分割される湯道を介して鋳造空間に流し込んで加圧鋳造し、その後、前記金型を冷却して分解し、一体化した可溶合金及び線材を金型から取り出した後、湯口及び湯道に形成された可溶合金の余剰部分を切断除去することを特徴とするヒューズエレメントの製造方法。